CS254639B1

CS254639B1 - Cooler cocoons for continuous casting of metals and metal alloys

Info

Publication number: CS254639B1
Application number: CS864587A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Koudela
Original assignee: Vaclav Koudela
Priority date: 1986-06-23
Filing date: 1986-06-23
Publication date: 1988-01-15
Also published as: CS458786A1

Abstract

Řešení se týká chladiče kokily pro plynulé lití kovů a kovových slitin, sestávajícího z válcového tělesa s chladicími kanálky, pláště s nátrubky a z připojovací příruby. Podstata řešení spočívá v tom, že chladicí kanálky jsou vytvořeny od přívodního nátrubku k odváděcímu nátrubku ve tvaru souvislé spirály, jejíž poloměr k hloubce chladicího kanálku je v poměru 3:1 až 12:1 a stoupání spirály je 1,3 až l,7násobkem šířky chladicího kanálku. Podle výhodného provedení spirála chladicího kanálku začíná o 1/4 obvodu dříve než odpovídá poloze přívodního nátrubku a končí o 1/4 obvodu dále než odpovídá poloze odváděciho nátrubku. Po vnitřním obvodu válcového tělesa chladiče je pod přírubou vytvořeno vybrání.The solution relates to a chiller for a continuous casting of metals and metal alloys, consisting of a cylindrical body with cooling channels, a shell with nozzles and a connecting flange. The essence of the solution lies in the fact that the cooling channels are formed from the inlet nozzle to the outlet nozzle in the form of a continuous spiral, the radius of which to the depth of the cooling channel is in the ratio of 3:1 to 12:1 and the pitch of the spiral is 1.3 to 1.7 times the width of the cooling channel. According to a preferred embodiment, the spiral of the cooling channel begins 1/4 of the circumference earlier than it corresponds to the position of the inlet nozzle and ends 1/4 of the circumference further than it corresponds to the position of the outlet nozzle. A recess is formed along the inner circumference of the cylindrical body of the chiller under the flange.

Description

Vynález se týká spirálového chladiče kokily pro plynulé liti kovů, u něhož se řeší jeho optimální konstrukce z hlediska chladicího účinku a rozměrové stability.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a spiral cooler of a continuous casting mold which solves its optimum design in terms of cooling effect and dimensional stability.

V současné době se při horizontálním plynulém lití litinových materiálů používá chladičů jednoduché konstrukce, které jsou v průřezu mezikružím, v němž proudí chladicí voda. Tyto chladiče mají hlavní nevýhody v tom, že chladí nerovnoměrně, a to hlavně v místech nátrubků, pod nimiž chladicí voda proudí kolmo na těleso chladiče. Ve zbývající mezikruhové části chladiče má voda malou rychlost proudění a chladí nedostatečně. Vlivem lokálního přechlazení tělesa chladiče pod nátrubkem a jeho přehřátí v mezikruhové části dochází při lití ke značným tepelným pnutím a deformacím chladičů, které musí být vyřazeny z provozu a nahrazeny chladiči novými. Kromě tohoto dosud používané chladiče chladí více ve spodní polovině než v horní, což je způsobeno lepším kontaktem s grafitovou kokilou dole vlivem gravitace a vznikem smrštovaci mezery hlavně nahoře.At present, in horizontal continuous casting of cast iron materials, coolers of simple construction are used, which are in the cross section of the annulus in which the cooling water flows. These coolers have the main drawbacks of cooling unevenly, especially at the locations of the sockets below which cooling water flows perpendicular to the radiator body. In the remaining annular section of the cooler, water has a low flow rate and cools poorly. Due to the local supercooling of the radiator body under the sleeve and its overheating in the annular part, the casting leads to considerable thermal stresses and deformations of the radiators, which must be decommissioned and replaced by new ones. In addition, the radiators used so far cool more in the lower half than in the upper half, which is due to better contact with the graphite ingot below due to gravity and the formation of a shrink gap mainly in the top.

Některé chladiče mají ve vodním prostoru různé výstupky, jako turbulátory pro zvětšení chladicí plochy a zvýšeni součinitele přestupu tepla do chladicí vody, ale i tyto chladiče se v provozu bortí a nechladí rovnoměrně. Aktivně chlazená délka všech užívaných chladičů je malá a nepřesahuje 185 mm, což při dané rychlosti tuhnutí pro dosažení potřebnémikrostruktury litin značně omezuje licí rychlosti a výkony.Some coolers have different protrusions in the water space, such as turbulators to increase the cooling surface and increase the heat transfer coefficient to the cooling water, but these coolers also collapse in operation and do not cool evenly. The actively cooled length of all used coolers is small and does not exceed 185 mm, which at a given solidification speed to achieve the necessary cast iron structure significantly limits casting speeds and performance.

Uvedené nevýhody odstraňuje chladič kokily pro plynulé lití kovů a kovových slitin, sestávající z válcového tělesa s chladicími kanálky, pláště s nátrubky a z připojovací příruby, podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že chladicí kanálky jsou vytvořeny od přívodního nátrubku k odváděcímu nátrubku ve tvaru souvislé spirály, jejíž poloměr k hloubce chladicího kanálku je v poměru 3:1 až 12:1, přičemž stoupání spirály je 1,3 až l,7násobkem šířky chladicího kanálku. Podle výhodného provedení spirála chladicího kanálku začíná o 1/4 obvodu dříve než odpovídá poloze přívodního nátrubku a konči o 1/4 dále než odpovídá poloze odváděcího nátrubku. Po vnitřním obvodu válcového tělesa chladiče je pod přírubou vytvořeno vybrání.These drawbacks are overcome by the continuous casting cooler of metals and metal alloys consisting of a cylindrical body with cooling channels, a sleeve with sleeves and a connecting flange according to the invention. SUMMARY OF THE INVENTION The invention is based on the fact that the cooling ducts are formed from a supply pipe to a drain pipe in the form of a continuous spiral whose radius to the depth of the cooling channel is in the ratio of 3: 1 to 12: 1. width of the cooling channel. According to a preferred embodiment, the coil of the cooling channel starts 1/4 of the circumference before it corresponds to the position of the inlet nozzle and ends 1/4 of that of the outlet nozzle. A recess is formed below the flange along the inner periphery of the radiator barrel.

Spirálový chladič podle vynálezu je účinně a rovnoměrně ochlazován, takže se nebortí a má dlouhou životnost. Poměr poloměru spirály k hloubce chladicího kanálku zvyšuje kritickou hodnotu Reynoldsova čísla a významně ovlivňuje charakter proudění chladicí vody a součinitele přestupu tepla do chladicí vody. Předepsané stoupání spirály zajištuje rovnoměrný odvod tepla v aktivně chlazené zóně chladiče a nízkou pracovní teplotu tělesa chladiče. Umístění nátrubků shora umožňuje snadnou montáž a získání většího chladicího účinku shora, což u slitin s malým objemovým smrštěním vede k eliminaci nesoustřednosti tekutého jádra.The spiral cooler according to the invention is effectively and uniformly cooled so that it does not collapse and has a long service life. The ratio of the spiral radius to the depth of the cooling channel increases the critical value of the Reynolds number and significantly affects the nature of the cooling water flow and the heat transfer coefficient to the cooling water. The prescribed helix pitch ensures a uniform heat dissipation in the actively cooled zone of the radiator and a low working temperature of the radiator body. Placing the sleeves from above allows for easy assembly and greater cooling effect from above, thus eliminating the lack of concentricity of the liquid core in alloys with low volume shrinkage.

Tím, že přívodní a odváděči nátrubek jsou zaústěny shora ve vzdálenosti cca 1/4 od počátku a konce spirály, má horní polovina chladiče v součtu o 1 závit více než spodní eSince the inlet and outlet nozzles are connected from above at a distance of about 1/4 of the beginning and end of the spiral, the upper half of the radiator has 1 thread more than the lower e

polovina. Aktivně chlazená zóna chladiče, tj. průmět délky .1 celé spirály 1 = Z . S + j = = 150 až 350 mm, kde £ je počet závitů spirály od nátrubku k nátrubku, přičemž licí rychlost (výkon) je při stejné rychlosti tuhnutí tím, větší, čím je větší délka spirály.half. Active cooling zone of the cooler, ie projection of the length .1 of the whole spiral 1 = Z. S + j = 150 to 350 mm, where? Is the number of turns of the spiral from sleeve to sleeve, whereby the casting speed (power) is the greater the length of the spiral at the same solidification speed.

Mezi válcovým tělesem chladiče a grafitovou kokilou je v místě příruby v tělese chladiče vytvořeno vybráni, široké 0,5 až 6 mm v délce 8 až 15 mm od kraje příruby. Zvětšení aktivně chlazené délky chladiče dovoluje, při stejné střední rychlosti tuhnutí slitiny v krystalizátoru, zvýšit licí rychlost, a tím i licí výkon v poměru délek, například 350/180 = 1,94, tj. o 94 ». Vybrání v tělese chladiče pod přírubou omezuje přestup tepla v této oblasti, brání předčasnému ztuhnutí taveniny a umožňuje volnou dilataci grafitové kokily, což má příznivý vliv na její životnost.A recess is formed between the cooler body and the graphite mold at the flange location in the cooler body, 0.5 to 6 mm wide and 8 to 15 mm long from the edge of the flange. Increasing the actively cooled length of the cooler allows, at the same average solidification rate of the alloy in the crystallizer, to increase the casting speed and hence the casting performance in lengths, for example 350/180 = 1.94, i.e. by 94%. The recess in the radiator body below the flange limits heat transfer in this region, prevents premature solidification of the melt and allows free expansion of the graphite mold, which has a beneficial effect on its service life.

Na připojeném výkresu je znázorněno konkrétní provedeni chladiče v podélném řezu.The accompanying drawing shows a particular embodiment of the heatsink in longitudinal section.

Válcové těleso 2 chladiče je zavařeno v přírubě Κ V tělese 2 chladiče je na poloměruThe radiator body 2 is welded in the flange Κ The radiator body 2 is on the radius

R vytvořen spirálový chladicí kanál _6 příčného průřezu b . h a se stoupáním S_, Chladicí kanálek 6 je uzavřen pláštěm 2 přivařeným k přírubě 1_. V horní části chladiče jsou na plášti 3 přivařeny nátrubky _4, ji pro přívod a odvod chladicí vody, jejichž světlý průměr odpovídá šířce chladicího kanálku 6. Nátrubky 4_, 5 jsou přivařeny ve vzdálenosti 1/4 závitu spirály od jejího začátku a konce, čímž se dosahuje větší chladicí délky v horní části chladiče než v části spodní, což zrovnoměrňuje postup tuhnuti po obvodu odlitku. Na výkresu je označena aktivně chlazená délka _1 chladiče.R has a spiral cooling channel 6 of cross-section b. The cooling channel 6 is closed by a jacket 2 welded to the flange 7. In the upper part of the cooler, the sleeves 3 are welded to the cooling water inlet and outlet, the clear diameter of which corresponds to the width of the cooling channel 6. The sleeves 4, 5 are welded at a distance of 1/4 of the coil thread from its start and end. it achieves a greater cooling length in the upper part of the cooler than in the lower part, which equilibrates the solidification process around the circumference of the casting. In the drawing, the actively cooled length 1 of the cooler is indicated.

Chladicí voda se přivádí do přívodního nátrubku 5^ vzdáleného od příruby 1. a odvádí se odváděcím nátrubkem 4 u příruby 1., takže vzniká protiproudé chlazení. Příruba 1^ je obvyklé ho provedení, podle připojovacích míst na mezikus nebo připojovací desku pece. Pod přírubou je ve válcovém tělese 2 chladiče vytvořeno vybráni ]_. Očelem vybrání 7_ je omezení přestupu tepla z grafitové kokily do chladiče a příruby _1 a tím zamezení předčasného tuhnutí slitiny v místě pod přírubou 1., které často vede k nežádoucímu předčasnému ukončení plynulého lití vlivem zamrznutí nebo přetržení tyče. Krystalizátor je dokompletován zalisováním grafitové vložky do tělesa chladiče, jejím obvyklým obrobením a pojištěním.Cooling water is supplied to the inlet nozzle 5 remote from the flange 1 and is discharged through the outlet nozzle 4 at the flange 1, so that countercurrent cooling is produced. The flange 11 is a conventional embodiment, depending on the attachment points for the intermediate piece or the furnace attachment plate. A recess 11 is formed below the flange in the cooler barrel 2. The purpose of the recess 7 is to limit heat transfer from the graphite ingot to the cooler and the flange 1 and thereby prevent premature solidification of the alloy at the point below the flange 1, which often leads to undesirable premature termination of continuous casting due to freezing or tearing of the rod. The crystallizer is completed by molding the graphite insert into the radiator body, machining it and securing it as usual.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Chill cooler for continuous casting of metals and metal alloys, consisting of a cylindrical body with cooling channels, sleeves with sleeves and connecting flanges, characterized in that the cooling channels (6) are formed from the inlet sleeve (5) to the outlet sleeve (4) ) in the form of a continuous spiral whose radius (R) to the sponge (h) of the cooling channel (6) is in the ratio 3: 1 to 12: 1 and the pitch (S) of the spiral is 1.3 to 1.7 times the width (b) channel (6).

2. Chill cooler according to claim 1, characterized in that the coil of the cooling channel (6) starts 1/4 of the circumference earlier than the position of the inlet nozzle (5) and ends 1/4 of the circumference further from the position of the discharge nozzle (4).

3. Chill cooler according to claim 1, characterized in that a recess (7) is formed below the flange (1) around the inner circumference of the cylindrical body (2).

1 drawing